鋼埋弧焊焊接工藝參數(shù)對(duì)焊縫形狀的影響開(kāi)題報(bào)告

1、摘要目前Q235埋弧焊的工藝參數(shù)為焊接電流、電弧電壓和焊接速度。焊接技術(shù)作為傳統(tǒng)的基礎(chǔ)技術(shù)和制造業(yè)技術(shù)，長(zhǎng)期以來(lái)沒(méi)有在工業(yè)上得到應(yīng)用，但發(fā)展十分迅速。在過(guò)去的幾十年里，焊接在許多工業(yè)部門(mén)為工業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展做出了重要的貢獻(xiàn)。廣泛應(yīng)用于航空航天、造船、汽車、橋梁、電子信息、海洋鉆探、高層建筑金屬結(jié)構(gòu)等重要領(lǐng)域。它使焊接成為制造技術(shù)和材料科學(xué)的重要專業(yè)學(xué)科，并創(chuàng)造了一個(gè)連接?？萍嫉男缕隆１疚膶?duì)埋弧焊工藝參數(shù)的主要內(nèi)容是分析焊接電流、電弧電壓和焊接速度對(duì)焊縫形狀的影響。它們對(duì)焊縫的形狀和尺寸有很大的影響。其他參數(shù)包括導(dǎo)線直徑、導(dǎo)線延伸長(zhǎng)度、導(dǎo)線傾角、電流類型和極性。關(guān)鍵詞：Q235埋弧焊 工藝參數(shù) 影

2、響AbstractNowadays, the process parameters of Q235 submerged arc welding are welding current, arc voltage and welding speed. Welding technology, as the traditional basic technology and technology of manufacturing industry, has not been applied in industry for a long time, but its development is very

3、rapid. In the past few decades, welding has made important contributions to the development of industrial economy in many industrial sectors. It has been widely used in many important fields, such as aerospace, shipbuilding, automobile, bridge, electronic information, ocean drilling and metal struct

4、ure of high-rise buildings. It has made welding an important professional subject of manufacturing technology and material science, and created a connection. A new chapter in technology. In this paper, the main content of submerged arc welding process parameters is to analyze the influence of weldin

5、g current, arc voltage and welding speed on weld shape. They have a great influence on the shape and size of the weld. Other parameters include wire diameter, wire extension length, wire inclination, current type and polarity.Keywords: Q235 submerged arc welding, process parameters, influence1緒論焊接技術(shù)

6、作為制造業(yè)的傳統(tǒng)基礎(chǔ)工藝與技術(shù)，在工業(yè)中應(yīng)用的歷史并不長(zhǎng)，但它的發(fā)展卻是非常迅速的。在短短的幾十年中焊接已在許多工業(yè)部門(mén)中為工業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展作出了重要貢獻(xiàn)，在各個(gè)重要的領(lǐng)域如航空航天、造船、汽車、橋梁、電子信息、海洋鉆探、高層建筑金屬結(jié)構(gòu)中都廣泛應(yīng)用，使焊接成為一種重要制造技術(shù)和材料科學(xué)的一個(gè)重要專業(yè)學(xué)科，開(kāi)創(chuàng)了連接技術(shù)的新篇章。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，焊接已從簡(jiǎn)單的構(gòu)件連接方法和毛坯制造手段發(fā)展成為制造行業(yè)中一項(xiàng)生產(chǎn)尺寸精確的產(chǎn)品的生產(chǎn)手段。因此，保證焊接產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性和提高勞動(dòng)生產(chǎn)率已成為焊接生產(chǎn)發(fā)展的急待解決的問(wèn)題。在機(jī)械制造業(yè)中不少過(guò)去一直用整鑄整鍛方法生產(chǎn)的大型毛坯改成了焊接結(jié)構(gòu)，這大大

7、簡(jiǎn)化了生產(chǎn)工藝，降低了成本。許多尖端技術(shù)如宇航、核動(dòng)力等如果不采用焊接結(jié)構(gòu)，實(shí)際上是不可能實(shí)現(xiàn)的。焊接在整個(gè)工業(yè)中的地位還可以從這樣一個(gè)事實(shí)來(lái)判斷，即世界主要工業(yè)國(guó)家每年生產(chǎn)的焊接結(jié)構(gòu)約占鋼產(chǎn)量的45%左右，焊接結(jié)構(gòu)之所以有如此迅速的發(fā)展是因?yàn)樗哂幸幌盗袃?yōu)點(diǎn)。（一）與鉚接相比它可以節(jié)省大量金屬材料，大約可減輕15-20%的金屬材料，因?yàn)樗恍枰o助材料。其次焊接結(jié)構(gòu)生產(chǎn)不需打孔，劃線的工作量也比較少，因此比較省工、省時(shí)間，工作效率當(dāng)然就要高多了。（二）與鑄件相比焊接結(jié)構(gòu)生產(chǎn)不需要制作木模和砂型，也不需要專門(mén)熔煉，澆鑄，工序簡(jiǎn)單，生產(chǎn)周期短。焊接產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性和提高勞動(dòng)生產(chǎn)率已成為焊接生產(chǎn)發(fā)

8、展亟待解決的問(wèn)題。使得實(shí)現(xiàn)對(duì)焊接過(guò)程的自動(dòng)控制、焊接工藝制造的自動(dòng)化的需求越來(lái)越迫切。另外，計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制理論、人工智能、電子技術(shù)及機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展為焊接過(guò)程自動(dòng)化提供了十分有利的技術(shù)基礎(chǔ)，并已滲透到焊接各領(lǐng)域中，取得了很多成果，焊接過(guò)程自動(dòng)化已成為焊接技術(shù)的生長(zhǎng)點(diǎn)之一。從焊接技術(shù)發(fā)展來(lái)看，焊接自動(dòng)化、機(jī)器人化以及智能化已成為趨勢(shì)。經(jīng)過(guò)總結(jié)焊工的智能經(jīng)驗(yàn)并把它們運(yùn)用到現(xiàn)在很先進(jìn)的高科技中，能夠快速、靈活、安全的實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化焊接，現(xiàn)在在發(fā)達(dá)國(guó)家焊接自動(dòng)化控制已經(jīng)獲得了滿意的效果，對(duì)于宏觀焊接質(zhì)量（如熔透控制，接頭尺寸等）的控制已取得了較大的進(jìn)展，對(duì)于微觀焊接質(zhì)量（焊縫的金相組織及機(jī)械性能）的控制

9、也已經(jīng)起步。焊接過(guò)程正由宏觀向微觀、由簡(jiǎn)單控制向系統(tǒng)的智能控制發(fā)展。2 焊接原理及過(guò)程埋弧焊是電弧在焊劑層下燃燒進(jìn)行的焊接方法，這種方法是利用焊絲和焊件之間燃燒的電弧產(chǎn)生熱量，熔化焊絲、焊劑和母材而形成焊縫的。焊絲作為填充金屬而焊劑則對(duì)焊接區(qū)域起保護(hù)和合金化作用，由于焊接時(shí)電弧掩埋在焊劑層下燃燒，電弧不外露，因此稱為埋弧焊。埋弧焊的焊接過(guò)程與焊條電弧焊的基本一樣，熱源也是電弧，但把焊絲上的藥皮改變成了顆粒狀的焊劑。焊接前先把焊劑鋪撒在焊縫上，大約4060米厚。焊接時(shí)，焊絲與焊件之間的電弧，完全淹埋在4060毫米厚的焊劑層下燃燒。靠近電弧區(qū)的焊劑在電弧熱的作用下被熔化，這樣，顆粒狀焊劑、熔化的焊

10、劑把電弧和熔池金屬嚴(yán)密的包圍住，使之與外界空氣隔絕。焊絲不斷地送進(jìn)到電弧區(qū)，并沿著焊接方向移動(dòng)。電弧也隨之移動(dòng)，繼續(xù)熔化焊件與焊劑，形成大量液態(tài)金屬與液態(tài)焊劑。待冷卻后，便形成了焊縫與焊渣。由于電弧是埋在焊劑下面的，故稱埋弧焊（又稱焊劑層下電弧焊）。當(dāng)上述過(guò)程中的焊絲送進(jìn)和焊絲沿焊縫向前移動(dòng)兩種操作均由焊機(jī)自動(dòng)完成時(shí)，這就是埋弧自動(dòng)焊。埋弧自動(dòng)焊的焊接過(guò)程如圖2所示。焊件接口開(kāi)坡口（30毫米以下可不開(kāi)坡口）后，先進(jìn)行定位焊，并在焊件下面墊金屬板，以防止液態(tài)金屬的流出。接通焊接電源開(kāi)始焊接時(shí)，送絲輪由電機(jī)傳動(dòng)，將焊絲從焊絲盤(pán)中拉出，并經(jīng)導(dǎo)電器而送向電弧燃燒區(qū)。焊劑也從焊劑斗送到電弧區(qū)的前面。在焊

11、劑的兩側(cè)裝有擋板以免焊劑向兩面散開(kāi)。焊完后便形成焊縫與焊渣。部分未熔化的焊劑，由焊劑回收器吸回到焊劑斗中，以備繼續(xù)使用。3 焊接工藝參數(shù)的選擇方法3.1 焊接工藝參數(shù)的選擇依據(jù)焊接工藝參數(shù)的選擇是針對(duì)將要投產(chǎn)的焊接結(jié)構(gòu)施工圖上標(biāo)明的具體焊接接頭進(jìn)行的根據(jù)產(chǎn)品和相應(yīng)的技術(shù)條件，下列原始條件是已知的:1）焊件形狀和尺寸(直徑、總長(zhǎng)度)；接頭的鋼材種類和厚度。2）焊縫的種類（縱縫、環(huán)縫）和焊縫的位置（平焊、橫焊、上坡焊、下坡焊）。3）接頭的形式（對(duì)接、角接、搭接）和坡口形式（Y形、X形、U形坡口等）。4）對(duì)接頭性能的技術(shù)要求，其中包括焊后無(wú)損探傷方法，抽查比例以及對(duì)接頭強(qiáng)度、沖擊韌度、彎曲、硬度和其

12、他理化性能的合格標(biāo)準(zhǔn)。5）焊接結(jié)構(gòu)（產(chǎn)品）的生產(chǎn)批量和進(jìn)度要求3.2 焊接工藝參數(shù)的選擇程序首先可選定埋弧焊工藝方法，單絲焊還是多絲焊或其他工藝方法。同時(shí)依據(jù)焊件的形狀和尺寸可選定細(xì)絲埋弧焊還是粗絲埋弧焊。例如小直徑圓筒的內(nèi)外環(huán)縫應(yīng)采用2mm焊絲的細(xì)絲埋弧焊，厚板破口對(duì)接接頭縱縫和環(huán)縫采用4mm焊絲的埋弧焊，船形位置厚板角接接頭通常采用5mm、6mm焊絲的粗絲埋弧焊。焊接工藝方法選定后，即可按照鋼材、板厚和對(duì)接頭性能的要求選擇適合的焊劑和焊絲牌號(hào)，對(duì)于厚板深坡口或窄間隙埋弧焊接頭，應(yīng)選擇既能滿足接頭性能要求又具有良好工藝性和脫渣性的焊劑。第三根據(jù)所焊鋼材的焊接性試驗(yàn)報(bào)告，選定預(yù)熱溫度、層間溫度

13、、后熱溫度以及焊后熱處理溫度和保溫時(shí)間。最后根據(jù)板厚，坡口形式和尺寸選定焊接參數(shù)（焊接電流、電弧電壓和焊接速度）并配合其他次要工藝參數(shù)。4 焊接工藝參數(shù)的選擇及確定埋弧焊的工藝參數(shù)包括：焊接電流、電弧電壓、焊接速度等（1）焊接電流焊接電流是決定焊縫熔深的主要因素。其他條件不變時(shí)，焊接電流增大，焊縫的熔深H及余高a均增加，而焊縫的寬度變化不大。正常情況下，焊接電流與熔深間成正比關(guān)系：H=kmIkm為電流系數(shù)，決定于電流種類、極性及焊絲直徑等。表1給出了各種條件下的km值。表1各種條件下的km值焊絲直徑/mm電流種類焊劑牌號(hào)km值（mm/100A）T形焊縫及開(kāi)坡口的對(duì)接焊縫堆焊及不開(kāi)坡口的對(duì)接焊縫

14、5交流HJ4311.51.12交流HJ4312.01.05直流正接HJ4311.751.15直流正接HJ4311.251.05交流HJ4301.551.15因此，焊接電流應(yīng)根據(jù)熔深要求首先選定。增大焊接電流可提高生產(chǎn)率，但焊接電流過(guò)大時(shí)，焊接熱影響區(qū)寬度增大，并易產(chǎn)生過(guò)熱組織，從而使接頭韌性降低；此外電流過(guò)大還易導(dǎo)致咬邊、焊瘤或燒穿等缺陷。焊接電流過(guò)小時(shí)，易產(chǎn)生未熔合、未焊透、夾渣等缺陷，使焊縫成形變壞。（2）電流種類與極性采用直流反接時(shí)，熔敷速度稍低，熔深較大。焊接時(shí)一般情況下都采用直流反接。采用直流正接時(shí)，熔敷速度比反接高30%50%，但熔深較淺，降低了熔敷金屬中母材的百分比。特別適合于堆

15、焊。母材的熱裂紋傾向較大時(shí)，為了防止熱裂，也可采用直流正接。采用交流進(jìn)行焊接時(shí)，熔深處于直流正接與直流反接之間。（3）電弧電壓電弧電壓對(duì)熔深的影響很小，主要影響熔寬，隨著電弧電壓的增大，熔寬增大，而熔深及余高略有減小。為保證電弧的穩(wěn)定燃燒及合適的焊縫成形系數(shù)，電弧電壓應(yīng)與焊接電流保持適當(dāng)?shù)年P(guān)系。焊接電流增大時(shí)，應(yīng)適應(yīng)提高電弧電壓，與每一焊接電流對(duì)應(yīng)的焊接電壓的變化范圍不超過(guò)10V。當(dāng)電弧電壓取下限時(shí)，焊道窄；取上限時(shí)，焊道寬。若電弧電壓超出該合適范圍，焊縫成形將變差。電弧電壓除對(duì)焊縫成形有影響外，還會(huì)改變?nèi)鄯蠼饘俚幕瘜W(xué)成分。當(dāng)電弧電壓增加時(shí)，焊劑的熔化量增加，熔渣和液態(tài)金屬重量間的比值增大，過(guò)

16、渡到熔敷金屬中的合金元素會(huì)有所增加。（4）焊接速度焊接速度對(duì)熔深及熔寬均有明顯的影響。焊接速度增大時(shí)，熔深、熔寬均減小。因此，為了保證焊透，提高焊接速度時(shí)，應(yīng)同時(shí)增大焊接電流及電壓。但電流過(guò)大、焊速過(guò)高時(shí)易引起咬邊等缺陷。因此焊接速度不能過(guò)高。（5）焊絲直徑及干伸長(zhǎng)度電流一定時(shí)，焊絲直徑越細(xì)，熔深越大，焊縫成形系數(shù)減小。然而對(duì)于一定的焊絲直徑，使用的電流范圍不宜過(guò)大，否則將使焊絲因電阻熱過(guò)大而發(fā)紅，影響焊絲的性能及焊接過(guò)程的穩(wěn)定性。不同直徑焊絲的許用電流范圍見(jiàn)表2。表2不同直徑焊絲的焊接電流范圍焊絲直徑/mm23456焊接電流/A200-400350-600500-800700-1000800

17、-1200干伸長(zhǎng)度越大，焊絲熔化量增大，余高增大，而熔深略有減小。焊絲的電阻率越大，這種影響越大。（6）坡口及間隙的形狀及尺寸其他條件不變時(shí)，坡口及間隙尺寸越大，余高越小，熔合比越小。因此，可通過(guò)開(kāi)坡口或留間隙來(lái)調(diào)整余高及熔合比(即是指單道焊時(shí),在焊縫橫截面上母材熔化部分所占的面積與焊縫全部面積只之比)。此外，通過(guò)開(kāi)坡口還可改善熔池的結(jié)晶條件。5 Q235鋼埋弧焊焊接工藝參數(shù)對(duì)焊縫形狀的影響埋弧焊的工藝參數(shù)主要是焊接電流、電弧電壓和焊接速度。它們對(duì)焊縫的形狀和尺寸有較大的影響。其他參數(shù)還有焊絲直徑、焊絲伸出長(zhǎng)度、焊絲傾角、電流種類和極性等。焊接I藝參數(shù)及其對(duì)焊縫形狀的影響焊接時(shí)，為保證焊接質(zhì)量

18、面遺定的各項(xiàng)參數(shù)的總稱叫焊接工藝參數(shù)。5.1 焊接電流當(dāng)其它條件不變時(shí)，增加焊接電流，則焊縫厚度和余高都增加，面焊縫寬度則幾乎保持不變(或略有增加)，見(jiàn)圖1-22.這是埋弧自動(dòng)焊時(shí)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。分析這些現(xiàn)象的原因是:(D)焊接電流增加時(shí)， 電弧的熱量增加，因此熔池體積和弧坑深度都隨電流面增加，所以冷卻下來(lái)后，焊縫厚度就增加。焊接電流增加時(shí)， 焊絲的熔化量也增加，因此焊縫的余高也隨之增加。如果采用不填絲的鎢極氬弧焊，則余高就不會(huì)增加、焊接電流增加時(shí)， 一方面是電弧截面略有增加，導(dǎo)致熔寬增加;另一方面是電流增加促使弧坑深度增加。由于電壓沒(méi)有改變，所以張長(zhǎng)也不變，導(dǎo)致電弧潛入熔池，使電弧擺動(dòng)范圍縮小，

19、則就促使熔寬減少。由于兩者共同的作用，所以實(shí)際上熔寬幾乎保持不變。圖1-22焊接電流對(duì)焊 縫形狀的影響 H-焊縫厚度B一焊縫寬度d一余高1一焊接電流(二)電強(qiáng)電壓 當(dāng)其它條件不變時(shí)，電弧電壓增長(zhǎng)，焊縫寬度顯著增加面焊縫厚度和余高將略有減少，見(jiàn)圖1-23.這是因?yàn)殡娀‰妷涸黾右馕吨娀度的增加，因此電弧擺動(dòng)范圍擴(kuò)大面導(dǎo)致焊縫寬度增加。其次，弧長(zhǎng)增加后，電弧的熱量損失加大，所以用來(lái)熔化母材和焊絲的熱量減少，相應(yīng)焊縫厚度和余高就略有減小。圖1-23電弧電壓對(duì)焊縫形狀的影響由此可見(jiàn)，電流是決定焊縫厚度的主要因素，面電壓則是影響焊縫寬度的主要因素。因此，為得到良好的焊縫形狀，即得到符合要求的焊縫成形系

20、數(shù)，這兩個(gè)因素是互相制約的，即一定的電流要配合一定的電壓，不應(yīng)該將一個(gè)參數(shù)在大范圍內(nèi)任意變動(dòng)。 (三)焊接速度焊接速度對(duì)焊縫厚度和焊縫寬度有明顯的影響。當(dāng)焊接速度增加時(shí)，焊縫厚度和焊縫寬度都大為下降，見(jiàn)圖1-24。這是因?yàn)楹附铀俣仍黾訒r(shí)，焊縫中單位時(shí)間內(nèi)輸入的熱量減少了。從焊接生產(chǎn)率考慮， 焊接速度愈快愈好。但當(dāng)焊縫厚度要求一定時(shí)，為提高焊接速度,就得進(jìn)一步提高焊接電流和電弧電壓，所以，這三個(gè)工藝參數(shù)應(yīng)該綜合在-起進(jìn)行選用。從焊接生產(chǎn)率考慮， 焊接速度愈快愈好。但當(dāng)焊縫厚度要求一定時(shí)，為提高焊接速度,就得進(jìn)一步提高焊接電流和電弧電壓，所以，這三個(gè)工藝參數(shù)應(yīng)該綜合在-起進(jìn)行選用。(四)其它工藝參

21、數(shù)及因素對(duì)焊縫形狀的影響電弧焊除了上述三個(gè)主要的工藝參數(shù)外,其它一些工藝參數(shù)及因素對(duì)焊縫形狀也具有一定的影響。(1)電極直徑和焊絲外伸長(zhǎng)當(dāng) 其它條件不變時(shí)，減小電極(焊絲)直徑不僅使電弧截面減小，而且還減小了電弧的擺動(dòng)范圍，所以焊縫厚度和焊縫寬度都將減小。焊絲外伸長(zhǎng)是指從焊絲與導(dǎo)電嘴的接觸點(diǎn)到焊絲末端的長(zhǎng)度，即焊絲上通電部分的長(zhǎng)度。當(dāng)電流在焊絲的外伸長(zhǎng)上通過(guò)時(shí)，將產(chǎn)生電阻熱。因此，當(dāng)焊絲外伸長(zhǎng)增加時(shí)，電阻熱也將增加,焊絲熔化加快，因此余高增加。焊絲直徑愈小或材料電阻率愈大時(shí)，這種影響愈明顯。實(shí)踐證明，對(duì)于結(jié)構(gòu)鋼焊絲來(lái)說(shuō)，直徑為5m以上的粗焊絲，焊絲的外伸長(zhǎng)在60 15 0m范圍內(nèi)變動(dòng)時(shí),實(shí)際上

22、可忽略其影響。但焊絲直徑小于3m時(shí)，焊絲外伸長(zhǎng)波動(dòng)范圍超過(guò)510mm時(shí)，就可能對(duì)焊縫成形產(chǎn)生明顯的影響。不銹鋼焊絲的電阻率很大，這種影響就更大。因此，對(duì)細(xì)焊絲，特別是不銹鋼熔化電極弧焊時(shí)，必須注意控制外伸長(zhǎng)的穩(wěn)定。(2)電極(焊絲)傾角焊接時(shí)，電極(焊絲)相對(duì)于焊接方向可以傾斜一個(gè)角度。當(dāng)電板(焊絲)的傾角順著焊接方向時(shí)叫后傾;逆著焊接方向時(shí)叫前傾， 見(jiàn)圖1-25(a)、(6)。 電極(焊絲)前傾時(shí)，電弧力對(duì)熔池液體金屬后排作用減弱，熔池底部液體金屬增厚了，阻礙了電弧對(duì)熔池底部母材的加熱，故焊縫厚度減小。同時(shí)，電弧對(duì)熔池前部未熔化母材預(yù)熱作用加強(qiáng)，因此焊縫寬度增加，余高減小，前傾角度。愈小，這

23、一影響愈明顯，(a)后傾(6)前傾 (c) 前傾傾角的影響電極(焊絲)后傾時(shí)，情況與上述相反。(3)焊件傾角焊件相對(duì)水 平面傾斜時(shí)，焊縫的形狀可因焊接方向不同而有明顯差別。焊件傾斜后，焊接方法可分為兩種:從高處往低處焊叫下坡焊;從低處往高處焊叫上坡焊， (6)。當(dāng)進(jìn)行上坡焊時(shí)，熔池液體金屬在重力和電弧力作用下流向熔池尾部，電弧能深入到加:熱熔池底部的金屬，因而使焊縫厚度和余高都增加。同時(shí)，熔池前部加熱作用減弱，電弧擺動(dòng)范圍減小，因此焊縫寬度減小。上坡角度愈大，影響也愈明顯。上坡角度。60 12時(shí)，焊縫就會(huì)因余高過(guò)大，兩側(cè)出現(xiàn)咬邊而使成形惡化，因此，在自動(dòng)電弧焊.時(shí)，實(shí)際上總是盡量避免采用.上坡

24、焊。下坡焊的情況正好相反，即焊縫厚度和余高略有減小，而焊縫寬度略有增加。因此傾角。6 8的下坡焊可使表面焊縫成形得到改善，手弧焊焊薄板時(shí)，常采用下坡焊，一方面是避免焊件燒穿，另一方面可以得到光滑的焊縫表面成形。如果傾角過(guò)大，則會(huì)導(dǎo)致未焊透和熔池鐵水溢流，使焊縫成形惡化， (5)焊劑埋弧焊時(shí)， 焊劑的成分、密度、顆粒度及堆積高度均對(duì)焊縫形狀有一定影響。當(dāng)其它條件相同時(shí)，穩(wěn)弧性較差的焊劑焊縫厚度較大、而焊縫寬度較小。焊劑密度小，顆粒,度大或堆積高度減小時(shí)，由于電弧四周壓力減低，弧柱體積膨脹，電弧擺動(dòng)范圍擴(kuò)大，因此焊縫厚度減小、焊縫寬度增加、余高略為減小。此外,熔渣粘度對(duì)焊縫表面成形有很大影響，若粘

25、度過(guò)大，使熔渣的透氣性不良，熔池結(jié)晶時(shí)所排出的氣體無(wú)法通過(guò)熔渣排除，使焊縫表面形成許多四坑，成形惡化。(6)保護(hù)氣體成分氣體保護(hù)焊時(shí)， 保護(hù)氣體的成分以及與此密切相關(guān)的熔滴過(guò)渡形式對(duì)焊縫形狀有明顯影響。采用不同保護(hù)氣體進(jìn)行熔化極氣體保護(hù)焊直流反接時(shí)，焊縫形狀的變化，見(jiàn)圖1-28.射流過(guò)渡氬弧焊總是形成明顯蘑菇狀焊縫，氬氣中加入02、C0或H時(shí)，可使根部成形展寬,焊縫厚度略有增加。顆粒狀和短路過(guò)渡電弧焊則形成的焊縫形狀寬而淺。(7)母材的化學(xué)成分母材的化學(xué)成分不同， 在其它工藝因素不變的情況下，焊縫形狀不一樣，這一點(diǎn)在氬弧焊時(shí)特別明顯。如三種產(chǎn)地不同的0Cr18Ni19和0Cr18Ni12Mo2

26、不銹鋼，用鎢極氬弧焊方法焊接，采用相同的焊接工藝參數(shù)時(shí)，所得焊縫形狀的變化， 表1-10母材化學(xué)成分對(duì)焊縫形狀的影響注:鎢棒端部45弧長(zhǎng)2mm電流150A;焊接速度300mm/min.。5.2電流種類與極性的影響。采用直流正接時(shí)，熔敷速度比反接高30%50%，但熔深較淺，降低了熔敷金屬中母材的百分比，常用于堆焊，或?yàn)榉乐鼓覆娜酆媳冗^(guò)大而產(chǎn)生熱裂紋。采用直流反接時(shí)，熔深較大，但熔敷速度較低。一般情況下都采用直流反接。例如用直徑5mm的焊絲，焊接電流為600A直流電，以30m/h速度施焊時(shí)，直流反接的熔深為8mm，而正接的熔深只有5mm。采用交流電施焊時(shí)，熔深和熔敷速度介于直流正、反接之間。5.3

27、 焊接電流與電壓及焊速的關(guān)系。為保證合適的熔深和美觀的焊縫，除選擇合適的焊接電流外，還需保持焊接電流、電弧電壓和焊接速度三個(gè)工藝參數(shù)的合適匹配關(guān)系,焊接電流與電弧電壓的匹配關(guān)系為保證焊縫成形美觀，焊接電流增大時(shí)，應(yīng)適當(dāng)提高焊接電壓，與每一焊接電流對(duì)應(yīng)的焊接電壓的變化范圍不能超過(guò)lOV(合適的焊接電壓的最大值與最小值之差)。當(dāng)電弧電壓取下限時(shí)，焊道窄；取上限時(shí)，焊道寬。若電弧電壓超出最大范圍，焊縫成形變壞。與焊接電流有一個(gè)對(duì)應(yīng)的焊接速度范圍，在此范圍內(nèi)焊縫成形美觀，當(dāng)焊接速度超過(guò)與焊接電流匹配的對(duì)應(yīng)值時(shí)，焊縫出現(xiàn)咬邊缺陷5.4 電弧電壓的影響。電弧電壓是決定熔寬的主要因素。電弧電壓增加時(shí)，弧長(zhǎng)增

28、加，熔深減小，焊縫變寬，余高減小。焊接電壓過(guò)大時(shí)，電弧不穩(wěn)，嚴(yán)重時(shí)會(huì)產(chǎn)生咬邊和氣孔等缺陷。請(qǐng)注意：電弧電壓除對(duì)焊縫成形有影響外，還會(huì)改變?nèi)鄯蠼饘俚幕瘜W(xué)成分。當(dāng)電弧電壓增加時(shí)，焊劑的熔化量增加，熔渣和液態(tài)金屬重量的比值增加，過(guò)渡到熔敷金屬中的合金元素會(huì)增加。圖7給出了采用高錘、高硅焊劑進(jìn)行埋弧焊時(shí)，焊縫中的硅、鍾含量與電弧電壓的關(guān)系。5.5 焊接速度v的影響。當(dāng)其他參數(shù)不變時(shí)，焊接速度對(duì)焊縫成形的影響焊接速度增加時(shí)，熔深H和熔寬B都減小，但焊接速度過(guò)高時(shí)，會(huì)產(chǎn)生咬邊、未焊透、電弧偏吹和氣孔等缺陷，焊縫余高大而窄，成形不好。焊接速度太慢，則焊縫余高大，熔池淺而寬，焊縫表面粗糙，容易產(chǎn)生滿溢、焊瘤或

29、燒穿等缺陷。若焊速過(guò)慢，焊接電壓又太高時(shí)，焊縫截面呈蘑菇形，容易產(chǎn)生裂紋。5.6 焊絲直徑與干伸長(zhǎng)的影響。1）焊絲直徑的影響：當(dāng)其他參數(shù)不變，減小焊絲直徑時(shí)，因電流密度增加，熔深增大，焊縫成形系數(shù)還有一點(diǎn)請(qǐng)注意：當(dāng)其他工藝參數(shù)不變時(shí)，為保證相同的熔深，采用直徑5mm和2mm的焊絲施焊時(shí)，需要的焊接電流的數(shù)值見(jiàn)表4。表4不同直徑焊絲的焊接電流范圍2）焊絲干伸長(zhǎng)的影響：當(dāng)其他因素不變時(shí)，焊絲干伸長(zhǎng)增加，由于電阻熱的預(yù)熱作用加強(qiáng)，焊絲的熔化速度增加，焊縫余高增大J此外，由于干伸長(zhǎng)增加，焊接電流會(huì)稍減小，使熔深稍降低，從而使熔合比稍降低。試驗(yàn)證明：采用直徑5mm焊絲施焊時(shí)，干伸長(zhǎng)在60150mm內(nèi)變化

30、，對(duì)焊縫成形的影響不大。在實(shí)際工作中，干伸長(zhǎng)的變化范圍很小(2040mm)，故用直徑46mm的焊絲施焊時(shí)，干伸長(zhǎng)的影響可忽略不計(jì)。當(dāng)焊絲直徑小于3mm時(shí)，干伸長(zhǎng)的變化范圍應(yīng)控制在1030mm，否則影響焊接效果(5)焊絲傾角的影響。焊接時(shí)電弧永遠(yuǎn)指向已焊部分叫后傾焊，焊絲后傾時(shí)，熔深與余高增大，熔寬明顯減小，焊縫成形不好，如圖10(a)所示，一般只用于多絲焊的前導(dǎo)焊絲。焊接時(shí)焊絲相對(duì)焊件傾斜，使電弧始終指向待焊部分的焊接操作叫前傾焊，左向焊就是前傾焊。焊絲前傾時(shí)，焊縫成形系數(shù)增加，焊縫寬，熔深淺，如圖10(c)所示。適于焊薄板。表5焊劑粒度要求焊接條件焊劑粒度電流小于600A0.25-1.8電流

31、600-1200A0.4-2.5電流大于1200A1.6-3.5焊絲直徑不超過(guò)2mm的自動(dòng)焊0.25-1.56 Q235碳素結(jié)構(gòu)鋼化學(xué)成分Q235是較常用的普碳素結(jié)構(gòu)鋼，在焊接過(guò)程中出現(xiàn)裂紋?？赡艿脑蛉缦?1.工字鋼型號(hào)較大(板厚大則焊接時(shí)冷卻速度，當(dāng)氣溫低時(shí)快引發(fā)裂紋，2.工字鋼本身金相組織有缺陷存在裂紋，焊接后引發(fā)裂紋擴(kuò)展;3.工字鋼本身化學(xué)成分不合格(C、Si、Mn、SP)中含量超標(biāo)，特別是C、s、P的含量較高時(shí)，導(dǎo)致碳當(dāng)量超標(biāo)，引起焊接裂紋的產(chǎn)生，4.強(qiáng)制裝配時(shí)也會(huì)因內(nèi)應(yīng)力的作用引發(fā)裂紋，5.施焊順序不當(dāng)(通常應(yīng)對(duì)稱交叉施工,防止后焊焊縫拉裂先焊焊縫)引發(fā)裂紋，6.焊接材料不純,坡口

32、臟(含水、銹、油等)引發(fā)裂紋，7.施工藝和焊工技能不良(電流大小、用低氫型焊條、擋風(fēng)、引弧和收弧方式)引發(fā)裂紋。專門(mén)用途的碳素鋼，例如橋梁鋼、船用鋼等。7 Q235鋼埋弧焊熱影響區(qū)組織的性能焊接熱影響區(qū)性能的不均勻表現(xiàn)在幾方面，包括常溫、高溫和低溫的力學(xué)性能，以及在特殊工作環(huán)境中要求的耐熱性、耐蝕性、疲勞強(qiáng)度等。采用常規(guī)力學(xué)性能時(shí)間的測(cè)量結(jié)果，只能代表整個(gè)接頭的平均水平，這類數(shù)據(jù)在一定條件下對(duì)生產(chǎn)及設(shè)計(jì)有指導(dǎo)作用，但不能說(shuō)明接,頭中各區(qū)不同組織與性能分布，也就不可以根據(jù)薄弱環(huán)節(jié)存在的具體問(wèn)題找到提高質(zhì)量的途徑。只有焊接熱模擬技術(shù)才能測(cè)得焊接接頭中各區(qū)的性能變化。1、焊接熱影響區(qū)的硬度分布硬度是

33、反映材料的成分、組織與力學(xué)性能的一個(gè)綜合指標(biāo)。一般講，硬度升的同時(shí)強(qiáng)度提高，塑性韌性下降，硬度容易測(cè)量，通過(guò)測(cè)定接頭的顯微硬度值，即可推斷出接頭組織與性能的分布情況。熱影響區(qū)硬度只可反映其組織與性能。表4為四種鋼組織，顯微硬度與最高宏觀硬度值。四種鋼的含碳量自上而下遞增，數(shù)據(jù)表明，在同一種鋼中，不同組織硬度不同。而對(duì)于不同材料來(lái)說(shuō)，含碳量不同的同一組織，硬度也不同。一般情況下，隨著硬度上升，鋼的塑性、韌性下降，抗裂能力減弱。因此，熱影響區(qū)中硬度最高的部位往往是接頭中的薄弱環(huán)節(jié)。而且硬度值越高，接頭綜合力學(xué)性能越低，產(chǎn)生裂紋等缺陷的可能就越大.8 Q235鋼埋弧焊焊接裂紋的防止措施埋弧焊主要缺陷

34、及防止埋弧焊時(shí)可能產(chǎn)生的主要缺陷，除了由于所用焊接工藝參數(shù)不當(dāng)造成的熔透不足、燒穿、成形不良以外，還有氣孔、裂紋、夾渣等。本節(jié)主要敘述裂紋缺陷的產(chǎn)生原因及其防止措施。通常情況下，埋弧焊接頭有可能產(chǎn)生兩種類型裂紋，即結(jié)晶裂紋和氫致裂紋。前者只限于焊縫金屬，后者則可能發(fā)生在焊縫金屬或熱影響區(qū)。一、結(jié)晶裂紋鋼材焊接時(shí)，焊縫中的s、P等雜質(zhì)在結(jié)晶過(guò)程中.形成低熔點(diǎn)共晶。隨著結(jié)晶過(guò)程的進(jìn)行，它們逐漸被排擠在晶界，形成了“液態(tài)薄膜”。焊縫凝固過(guò)程中，由于收縮作用，焊縫金屬受拉應(yīng)力，“液態(tài)薄膜”，不能承受拉應(yīng)力而形成裂紋?？梢?jiàn)產(chǎn)生“液態(tài)薄膜”和焊縫的拉應(yīng)力是形成結(jié)晶裂紋的兩方面原因。鋼材的化學(xué)成分對(duì)結(jié)晶裂紋

35、的形成有重要影響。硫?qū)π纬山Y(jié)晶裂紋影響最大，但其影響程度又與鋼中其他元素含量有關(guān)，如Mn與S結(jié)合成MnS而除硫，從而對(duì)S的有害作用起抑制作用。Mn還能改善硫化物的性能、形態(tài)及其分布等。因此，為了防止產(chǎn)生結(jié)晶裂紋，對(duì)焊縫金屬中的Mn/s值有一定要求。Mn/s值多大才有利于防止結(jié)晶裂紋，還與含碳量有關(guān)。圖3表示c、Mn、s含量與焊縫裂紋傾向的關(guān)系?？梢?jiàn)含C量愈高，要求Mn/s值也愈高。Si和Ni的存在也會(huì)增加S的有害作用。埋弧焊焊縫的熔合比通常都較大，因而母材金屬的雜質(zhì)含量對(duì)結(jié)晶裂紋傾向有很大關(guān)系。母材雜質(zhì)較多，或因偏析使局部C、s含量偏高，Mn/s可能達(dá)不到要求?？梢酝ㄟ^(guò)工藝措施。(如采用直流正

36、接、加粗焊絲以減小電流密度、改變坡口尺寸等)減小熔合比;也可以通過(guò)焊接材料調(diào)整焊縫金屬的成分，如增加含Mn量,降低含C、Si量等。結(jié)晶裂紋防止措施:防止結(jié)晶裂紋主要從冶金和工藝方面著手，其中冶金措施更為重要:(1)防止結(jié)晶裂紋的冶金措施1)控制焊縫中硫、磷、碳等有害元素的含量。2)對(duì)熔池進(jìn)行變質(zhì)處理3)調(diào)整熔渣堿度(2)防止結(jié)晶裂紋工藝措施1)調(diào)整焊接參數(shù)已得到抗裂能力較強(qiáng)的焊縫成形系數(shù)。2)調(diào)整冷卻速度。3)調(diào)整焊接順序，降低拘束應(yīng)力。二、氫致裂紋產(chǎn)生氫致裂紋的氫主要是擴(kuò)散氫，實(shí)驗(yàn)證明，隨著擴(kuò)散氫含量的增加，裂紋率增加。而用低氫型焊條焊接時(shí)，則未出現(xiàn)或很少出現(xiàn)焊道下裂紋。圖四為在電弧氣氛中不同量的氫試焊的結(jié)果，焊道下裂紋率隨氫的增加而上升。氫致裂絞防止措施:1)嚴(yán)格對(duì)焊件進(jìn)行焊前清理。2)優(yōu)先采用低氫型焊條或焊接方法。9 Q235鋼埋弧焊焊接質(zhì)量的檢驗(yàn)9.1 焊接檢驗(yàn)的分類:焊接檢驗(yàn)分為非破壞性檢驗(yàn)和破壞性檢驗(yàn)兩大類。非破壞性檢驗(yàn)又稱無(wú)損檢驗(yàn),是不破壞被檢驗(yàn)材料或成品的性能與完整性而檢測(cè)其缺陷的方法。破壞性檢驗(yàn)是從焊件上切取試樣,或以產(chǎn)品整體破壞做實(shí)驗(yàn)，以檢查其力學(xué)性能、化學(xué)成分、焊接性等的實(shí)驗(yàn)方法。9.2 齒輪內(nèi)部的檢驗(yàn)